鲍曼不动杆菌感染的高死亡率归因于巨噬细胞介导的细胞因子风暴,但可通过萘普生预防。

High mortality of Acinetobacter baumannii infection is attributed to macrophage-mediated induction of cytokine storm but preventable by naproxen.

作者信息Han Wang, Qi Xu, Heng Heng, Wenxing Zhao, Hongyuhang Ni, Kaichao Chen, Bill Kwan Wai Chan, Yang Tang, Miaomiao Xie, Mingxiu Peng, Edward Wai Chi Chan, Guan Yang, Sheng Chen
PMID39303669
发布时间2024-10
DOI10.1016/j.ebiom.2024.105340

实验完整度

包含体外细胞实验(RAW264.7)、小鼠感染模型、流式细胞术、RNA-seq、scRNA-seq及多种抑制剂和基因敲除验证,明确功能与机制验证。

主要模型

RAW264.7小鼠巨噬细胞系 C57BL/6小鼠感染模型 TLR2基因敲除小鼠

重点核对

小鼠感染剂量:7.5×10^7 CFU ATCC 17978腹腔注射 RAW264.7细胞感染复数MOI=5 抑制剂浓度:C29 100 μM,TJ-M2010-5 20 μM,JSH-23 30 μM NPXS处理浓度:30 μM和60 μM(体外) 体内药物剂量:NPXS 50 mg/kg腹腔注射

摘要

背景:多重耐药(MDR)鲍曼不动杆菌(Ab)菌株的持续出现对其控制和临床管理提出了进一步挑战。有必要揭示Ab感染高死亡率背后的机制,以探索控制耐药感染暴发的非常规策略。方法:采用流式细胞术、RNA-seq、qRT-PCR、ELISA和scRNA-seq研究Ab脓毒症感染的免疫应答。还描绘了介导Ab免疫应答的详细通路,并基于对Ab诱导的细胞因子风暴机制的理解开发了一种特异性疗法。结果:结果强调了肺泡巨噬细胞和间质巨噬细胞作为感染过程中Ab靶点的关键作用。发现这些细胞向M1表型极化,触发细胞因子风暴,最终导致宿主死亡。巨噬细胞介导的极化及过度炎症反应主要由TLR2/Myd88/NF-κB信号通路调控。药物萘普生(NPXS)抑制Ab触发的炎症反应和M1极化,被证明可为小鼠提供完全保护,使其免于致死性感染。解读:本研究结果描绘了Ab感染高死亡率的主要机制,并强调了抗炎药物或免疫抑制剂在降低此类感染(包括由MDR菌株引起的感染)死亡率方面的临床潜在应用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
鲍曼不动杆菌感染导致高死亡率的机制是什么?以及能否通过抗炎药物降低死亡率?
核心机制
Ab感染通过激活TLR2/MyD88/NF-κB信号通路,促进肺泡巨噬细胞和间质巨噬细胞向M1极化,触发细胞因子风暴,导致宿主死亡。
主要证据
在小鼠感染模型中,Ab感染导致巨噬细胞M1极化和细胞因子(TNF-α, IL-1β, IL-6)显著升高;体外实验显示抑制TLR2/MyD88/NF-κB通路降低M1极化和细胞因子产生;TLR2敲除小鼠和ΔOmpA感染小鼠死亡率降低。
研究意义
本研究为Ab感染的高死亡率机制提供了新见解,并提示抗炎药物如萘普生可能作为治疗Ab感染(包括MDR菌株)的新策略,需进一步临床试验验证。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立小鼠脓毒症感染模型

确定Ab感染的致死性和病原性。

通过腹腔注射ATCC 17978菌株建立感染模型,监测小鼠生存率、体重变化、细菌载量及细胞内细菌存活。

2

免疫应答分析

评估Ab感染引起的全身免疫反应。

利用流式细胞术分析肺和脾脏免疫细胞变化,RNA-seq和qRT-PCR分析基因表达,ELISA检测血清细胞因子水平。

3

单细胞转录组分析

揭示Ab感染中巨噬细胞的异质性和极化状态。

对感染和未感染小鼠肺细胞进行scRNA-seq,分析细胞类型、伪时间轨迹和细胞间通讯。

4

信号通路验证

验证TLR2/MyD88/NF-κB通路在M1极化和细胞因子风暴中的作用。

使用抑制剂(C29, TJ-M2010-5, JSH-23)处理RAW264.7细胞,Western blot检测通路蛋白,流式检测M1标志物,ELISA检测细胞因子。

5

OmpA基因敲除实验

确定OmpA是否为TLR2的配体并影响免疫应答。

利用CRISPR-Cas9敲除Ab的ompA基因,比较ΔOmpA与野生型菌株感染巨噬细胞和小鼠的免疫反应。

6

药物处理实验

评估免疫抑制药物对Ab感染小鼠的保护作用。

给感染小鼠腹腔注射不同药物(NPXS, ASA, DXMS, AzA, CsA),监测生存率、细胞因子水平等。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
LB肉汤----
氯唑西林----
环磷酰胺MCEHY-17420
C29MCEHY-100461
TJ-M2010-5MCEHY-139397
JSH-23MCEHY-13982
萘普生MCEHY-15030A
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
Trans-blot Turbo转印系统Bio-rad--
抗IKKα一抗Cell Signaling Technology61294
抗IKKβ一抗Cell Signaling Technology8943
抗磷酸化IKKα/β-Ser176/180一抗Cell Signaling Technology2697
抗IκBα一抗Cell Signaling Technology4812
抗磷酸化IκBα-Ser32一抗Cell Signaling Technology2859
抗NF-κB p65一抗Cell Signaling Technology8242
抗磷酸化NF-κB p65-Ser536一抗Cell Signaling Technology3033
抗β-肌动蛋白一抗Biossbs-0061R
HRP标记二抗Cell Signaling Technology7074
Western HRP底物AdvanstaK-12043-D10
CD45抗体Biolegend103106
CD11b抗体Biolegend101235
Ly6G抗体Biolegend127615
F4/80抗体Biolegend123113
CD206抗体Biolegend141703
CD86抗体Biolegend105029
CD3抗体Biolegend100235
CD19抗体Biolegend115529
CD4抗体Biolegend100437
CD8抗体Biolegend100751
NK1.1抗体Biolegend156513
TLR2抗体Biolegend153006
Ghost染料紫510Tonbo Biosciences13-0870-T100
碘化丙啶Sigma-AldrichP4170-1G
FACSCelesta流式细胞仪BD Biosciences--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
Turbo DNA-free试剂盒InvitrogenAM1907
SuperScript III第一链合成SuperMix试剂盒Invitrogen18080400
PowerUP SYBR Green预混液Applied BiosystemsA25724
QuantStudio 7 Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Bioanalyzer 2100系统Agilent Technologies--
NEBNextUltra RNA文库制备试剂盒NEBE7770
TruSeq PE Cluster Kit v3-cBot-HSIlluminaPE-401-3001
Illumina Novaseq平台Illumina--
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7013-86
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7064-88
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7324-88
10x Genomics Chromium Next GEM单细胞3'文库构建试剂盒v3.110x GenomicsPN-1000121
MojoSort小鼠Ly-6G分选试剂盒Biolegend480124
阿司匹林----
地塞米松----
硫唑嘌呤----
环孢素A----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠感染模型
菌株ATCC 17978,感染剂量7.5×10^7 CFU,腹腔注射,小鼠品系C57BL/6和Tlr2-/-,年龄5-7周,性别匹配
阅读提示:Methods: Mice used in this study; Mouse sepsis infection model; Figure 1
细胞实验
RAW264.7细胞,感染复数MOI=5,处理时间6小时,抑制剂浓度C29 100μM, TJ-M2010-5 20μM, JSH-23 30μM
阅读提示:Methods: Inhibitor treatment in RAW 264.7; Figure 5
蛋白检测
裂解液RIPA,蛋白酶抑制剂,BCA定量,SDS-PAGE凝胶浓度12%,转膜,一抗列表及稀释度(文中未明确说明)
阅读提示:Methods: Immunoblot analysis; Supplementary Figure S7
基因表达检测
RNA提取方法TRIzol,逆转录SuperScript III,qRT-PCR体系PowerUP SYBR Green,内参GAPDH,引物序列见补充表S2
阅读提示:Methods: RNA extraction and real-time quantitative PCR assay
体内药物处理
药物剂量:NPXS 50mg/kg, ASA 100mg/kg, DXMS 10mg/kg, AzA 200mg/kg, CsA 20mg/kg,给药方式腹腔注射,给药时间感染前1小时
阅读提示:Methods: Drug treatment in vivo; Figure 6